2024年2月14日发(作者：辛玉泽)
基于arduino编程的儿童智能鱼缸系统的研究与实现
摘要：现如今社会越来越科技化、信息化，编程教学逐渐向中小学发展，而市面上的编程玩具有娱乐性但又缺少生活实用性，所以我们根据此痛点问题进行研究开发，实现了儿童编程玩具——智能编程水族箱。
关键字：智能水族箱、少儿编程、生活实用性
注：文章基于东北农业大学创业训练SIPT项目《启蒙逻辑思维self
programming 水族箱的研发和推》,该项目为省级一般，项目编号为S2X，文章作者为其队员。
一、研究背景
1、社会背景
当今正处于一个信息化大爆炸的时代,而推动信息化发展的正是编程技术。近几年,随着信息技术的不断发展,编程不再只是大学生的课程,越来越多的青年人也正在踏入这个领域,而且年龄呈现降低趋势。而用于实际工程开发的C语言、C++语言、Java语言等各种高级编程语言,对思维逻辑具有较高的要求,不太适合青年人进行学习,所以少儿编程应运而生,可以作为学习编程的敲门砖。
随着经济社会的进步和人民生活的改善，我们对教育的要求也在进一步提高。为了让儿童能够全面发展，父母们开始关注教育方式的多样性。在就业竞争日益激烈的今天，愈来愈多的家长选择让孩子学习编程语言，以便他们能够更好地适应现代化科技的发展。随着电子科技的飞速发展，少儿编程语言热潮也在不断升温，愈来愈受到重视。紧随电子科技发展的步伐,少儿编程热逐渐兴起。研究显示，在儿童时期，培养思维方式至关重要。本项目旨在帮助小朋友在学会编程的过程中更好地培养逻辑思维能力。少儿编程作为编程领域的入门,可以让青少年
更清楚地了解当今会的变化及发展。随着科技的蓬勃发展，我国的少儿编程语言正在迅速普及，掌握少儿编程语言不仅能够提升他们的编程技能，还能培养他们的综合学科才能、思维才能、未来职场竞争力和领导者等多方面的能力，使他们作为未来社会建设的重要支柱。随着科技的蓬勃发展，中小学编程项目已经作为未来教育事业的重要组成部分，让学生在学前就开始学会程序设计，不仅能够提高学习效率，还能够帮助他们在未来的工作中更好地运用编程思维，找到更有效的解决方案。
随着科技的蓬勃发展，我国的少儿编程语言正在迅速蓬勃发展，掌握少儿编程语言不仅能够提升儿童的程序设计技能，还能培养他们的综合学科才能、思维才能、未来职场竞争力和领导者等多方面的能力，使他们作为未来社会蓬勃发展的重要支柱。随着科技的蓬勃发展，中小学编程课堂已经作为未来教育事业的重要组成部分，让学生在学前就开始学会程序设计，不仅能够提高学习效率，还能够帮助他们在未来的工作中更好地运用程序设计思想，找到更有效的解决方案。因此现今社会,多数家长越来越重视培养孩子的创新能力以及编程能力,多数经济条件较好的家庭会选择借助早教机构设施设备或购买各种益智玩具来开发孩子的智力、培养孩子的能力。随着全球早教玩具行业的不断发展和产业化,我国研发用检测仪器品牌类型也在不断丰富,应用也在不断扩大,个性化、高端化的早教编程玩具也将得到更多的应用,从而拓展出更多的可能性。
二、少儿编程的好处和意义
少儿编程的好处
(1)学习编程知识。
程序设计是一个旨在解答现实难题的课程，它应该被用来指导学习者进行实践，以便他们能够更好地理解和应用这门课程。其实,常规的编程知识仅仅是少儿编程学习中的一小部分。通过学习基础编程知识，学习基础编程逻辑、代码的撰写、条件设置、顺序执行、循环、计算机函数、变量，孩子们可以掌握表格、数据分析等多种技能，并能够利用这些知识设计出简单易用的小工具，解决复杂的、流程化的任务。
(2)学习软件的使用方法。
工作中,会使用到各类的软件辅助我们更快完成工作、解决问题,比如PPT、Word、Excel、PS图像处理及视频剪辑软件等,而这些软件的熟练很大程度上与少儿编程的学习是相通的。
(3)数学应用。
数学的意义绝不是在一张考卷中,而是将数学的知识运用到实实在在的项目中,通过数学给计算机赋予生命和意义。少儿编程无疑能将数学与逻辑思维很好地融合在一起。
三、研究方向以及创新优势:
1.研究方向
我们研究的儿童智能编程水族箱,是将水族箱与儿童编程玩具相结合的创新型水族箱。产品定义为编程玩具,可以引起孩子的乐趣,又比普通的编程玩具更具备生活实用性,使传统水族箱具备锻炼小孩动手能力与思维能力的功能,通过观察小鱼的游动,可以训练他们的视觉跟踪功能,促使视觉发展,让他们的眼球变得更加明亮和有光泽。。养鱼不仅可以调节情绪,还能让人心静、耐心,这样可以帮助孩子克服急于求成、缺乏坚持的心理,从而获得更好的心理健康和情感愉悦。水族箱是编程载体,小孩根据教程,更改灯光颜色、亮度、换水时间等,孩子的参与让产品更有意义。项目产品主要面向早教市场和有小孩、有水族箱需求的家庭,还可投入创客项目市场,具有显著的教育意义和经济价值。
2.创新优势
(1)从编程玩具的角度:目前市面上的早教编程玩具主要为编程积木、编程赛车、编程机器人,当前,这些编程玩具旨在培养儿童的实践能力和智力,以提升他们的创新思维能力和创造力、供儿童娱乐消遣,而智能编程水族箱在兼顾原有编程玩具功能的基础上还附加了传统水族箱、智能水族箱的装饰和自动养殖功能,具有明显自身优势和独特性。在儿童学习玩乐的同时,也能亲近的接触大自然,和小鱼们称为朋友。
(2)从传统水族箱的角度:市面上现有水族箱可分为传统水族箱与智能水族箱两种,主要功能为装饰、观赏性水族动物养殖,儿童智能编程水族箱仍为市场空白区,而与现有水族箱相比,智能编程水族箱在保留了原有水族箱的功能的基础上增加了益智娱乐的功能,而且经过不断的技术更新和升级,预计售价将与现有水族箱持平或者更低,对于有水族箱需求的且有3-12岁孩子的家庭来说,编程水族箱比现有水族箱更具吸引力。
三、开发中遇到的问题解决:
问题1:采用非串口控制时发现所用的光耦无法对输出端执行接地操作。
分析:由于是需要端口直接接地,因此光耦发射极、集电极两端没有足够的电压使其导通,因此还是断路。
解决:需要换用继电器 or 使用硬串口
问题2:使用软串口控制后,OLED屏幕无法初始化。
分析:定时器 or 寄存器地址有冲突
解决:使用硬串口
问题3:上电后屏幕无故黑屏
解决:更换线束,问题消失
精益求精:
1.将 USB 接口(延长线)引出至外壳,方便插拔;
2.选择合适大小的控制盒,预留走线位置,合理布局各个器件;
3.各个器件组装前进行功能测试,确保可用;
4.各条线束使用前先测试是否有接触不良的情况,确保可靠;
5.使用硬串口,如果单片机只有一个串口,则需要引出跳线帽或按钮进行切换。
四、目前开发成果及功能:
1.我们的成品采用儿童语音包提醒,以小鱼的口吻用稚嫩的声音和儿童进行实时对话
2.设有俩个灯环,可以通过旋转按钮进行旋转,调整灯环的亮度
3.喂食语音响起后,按下左侧开关,左灯环亮绿色,并设置下一次的喂食提醒时间
4.换水提示音响起,换水后按下右侧开关,右灯灯环亮蓝色,并设置下次换水的提醒时间
显示屏会实时显示温度和时间提醒
参考文献：
[1]李理想,杨鸿雁,王智民,等.浅谈少儿编程教育[J].电脑知识与技术,2020,16(30):172-173.
[2]葛文艳, 王仁敏, 高雨,等. 基于游戏化思维的少儿编程微信小游戏的研究与开发[J]. 无线互联科技, 2022, 19(14):3.
2024年2月14日发(作者：辛玉泽)
基于arduino编程的儿童智能鱼缸系统的研究与实现
摘要：现如今社会越来越科技化、信息化，编程教学逐渐向中小学发展，而市面上的编程玩具有娱乐性但又缺少生活实用性，所以我们根据此痛点问题进行研究开发，实现了儿童编程玩具——智能编程水族箱。
关键字：智能水族箱、少儿编程、生活实用性
注：文章基于东北农业大学创业训练SIPT项目《启蒙逻辑思维self
programming 水族箱的研发和推》,该项目为省级一般，项目编号为S2X，文章作者为其队员。
一、研究背景
1、社会背景
当今正处于一个信息化大爆炸的时代,而推动信息化发展的正是编程技术。近几年,随着信息技术的不断发展,编程不再只是大学生的课程,越来越多的青年人也正在踏入这个领域,而且年龄呈现降低趋势。而用于实际工程开发的C语言、C++语言、Java语言等各种高级编程语言,对思维逻辑具有较高的要求,不太适合青年人进行学习,所以少儿编程应运而生,可以作为学习编程的敲门砖。
随着经济社会的进步和人民生活的改善，我们对教育的要求也在进一步提高。为了让儿童能够全面发展，父母们开始关注教育方式的多样性。在就业竞争日益激烈的今天，愈来愈多的家长选择让孩子学习编程语言，以便他们能够更好地适应现代化科技的发展。随着电子科技的飞速发展，少儿编程语言热潮也在不断升温，愈来愈受到重视。紧随电子科技发展的步伐,少儿编程热逐渐兴起。研究显示，在儿童时期，培养思维方式至关重要。本项目旨在帮助小朋友在学会编程的过程中更好地培养逻辑思维能力。少儿编程作为编程领域的入门,可以让青少年
更清楚地了解当今会的变化及发展。随着科技的蓬勃发展，我国的少儿编程语言正在迅速普及，掌握少儿编程语言不仅能够提升他们的编程技能，还能培养他们的综合学科才能、思维才能、未来职场竞争力和领导者等多方面的能力，使他们作为未来社会建设的重要支柱。随着科技的蓬勃发展，中小学编程项目已经作为未来教育事业的重要组成部分，让学生在学前就开始学会程序设计，不仅能够提高学习效率，还能够帮助他们在未来的工作中更好地运用编程思维，找到更有效的解决方案。
随着科技的蓬勃发展，我国的少儿编程语言正在迅速蓬勃发展，掌握少儿编程语言不仅能够提升儿童的程序设计技能，还能培养他们的综合学科才能、思维才能、未来职场竞争力和领导者等多方面的能力，使他们作为未来社会蓬勃发展的重要支柱。随着科技的蓬勃发展，中小学编程课堂已经作为未来教育事业的重要组成部分，让学生在学前就开始学会程序设计，不仅能够提高学习效率，还能够帮助他们在未来的工作中更好地运用程序设计思想，找到更有效的解决方案。因此现今社会,多数家长越来越重视培养孩子的创新能力以及编程能力,多数经济条件较好的家庭会选择借助早教机构设施设备或购买各种益智玩具来开发孩子的智力、培养孩子的能力。随着全球早教玩具行业的不断发展和产业化,我国研发用检测仪器品牌类型也在不断丰富,应用也在不断扩大,个性化、高端化的早教编程玩具也将得到更多的应用,从而拓展出更多的可能性。
二、少儿编程的好处和意义
少儿编程的好处
(1)学习编程知识。
程序设计是一个旨在解答现实难题的课程，它应该被用来指导学习者进行实践，以便他们能够更好地理解和应用这门课程。其实,常规的编程知识仅仅是少儿编程学习中的一小部分。通过学习基础编程知识，学习基础编程逻辑、代码的撰写、条件设置、顺序执行、循环、计算机函数、变量，孩子们可以掌握表格、数据分析等多种技能，并能够利用这些知识设计出简单易用的小工具，解决复杂的、流程化的任务。
(2)学习软件的使用方法。
工作中,会使用到各类的软件辅助我们更快完成工作、解决问题,比如PPT、Word、Excel、PS图像处理及视频剪辑软件等,而这些软件的熟练很大程度上与少儿编程的学习是相通的。
(3)数学应用。
数学的意义绝不是在一张考卷中,而是将数学的知识运用到实实在在的项目中,通过数学给计算机赋予生命和意义。少儿编程无疑能将数学与逻辑思维很好地融合在一起。
三、研究方向以及创新优势:
1.研究方向
我们研究的儿童智能编程水族箱,是将水族箱与儿童编程玩具相结合的创新型水族箱。产品定义为编程玩具,可以引起孩子的乐趣,又比普通的编程玩具更具备生活实用性,使传统水族箱具备锻炼小孩动手能力与思维能力的功能,通过观察小鱼的游动,可以训练他们的视觉跟踪功能,促使视觉发展,让他们的眼球变得更加明亮和有光泽。。养鱼不仅可以调节情绪,还能让人心静、耐心,这样可以帮助孩子克服急于求成、缺乏坚持的心理,从而获得更好的心理健康和情感愉悦。水族箱是编程载体,小孩根据教程,更改灯光颜色、亮度、换水时间等,孩子的参与让产品更有意义。项目产品主要面向早教市场和有小孩、有水族箱需求的家庭,还可投入创客项目市场,具有显著的教育意义和经济价值。
2.创新优势
(1)从编程玩具的角度:目前市面上的早教编程玩具主要为编程积木、编程赛车、编程机器人,当前,这些编程玩具旨在培养儿童的实践能力和智力,以提升他们的创新思维能力和创造力、供儿童娱乐消遣,而智能编程水族箱在兼顾原有编程玩具功能的基础上还附加了传统水族箱、智能水族箱的装饰和自动养殖功能,具有明显自身优势和独特性。在儿童学习玩乐的同时,也能亲近的接触大自然,和小鱼们称为朋友。
(2)从传统水族箱的角度:市面上现有水族箱可分为传统水族箱与智能水族箱两种,主要功能为装饰、观赏性水族动物养殖,儿童智能编程水族箱仍为市场空白区,而与现有水族箱相比,智能编程水族箱在保留了原有水族箱的功能的基础上增加了益智娱乐的功能,而且经过不断的技术更新和升级,预计售价将与现有水族箱持平或者更低,对于有水族箱需求的且有3-12岁孩子的家庭来说,编程水族箱比现有水族箱更具吸引力。
三、开发中遇到的问题解决:
问题1:采用非串口控制时发现所用的光耦无法对输出端执行接地操作。
分析:由于是需要端口直接接地,因此光耦发射极、集电极两端没有足够的电压使其导通,因此还是断路。
解决:需要换用继电器 or 使用硬串口
问题2:使用软串口控制后,OLED屏幕无法初始化。
分析:定时器 or 寄存器地址有冲突
解决:使用硬串口
问题3:上电后屏幕无故黑屏
解决:更换线束,问题消失
精益求精:
1.将 USB 接口(延长线)引出至外壳,方便插拔;
2.选择合适大小的控制盒,预留走线位置,合理布局各个器件;
3.各个器件组装前进行功能测试,确保可用;
4.各条线束使用前先测试是否有接触不良的情况,确保可靠;
5.使用硬串口,如果单片机只有一个串口,则需要引出跳线帽或按钮进行切换。
四、目前开发成果及功能:
1.我们的成品采用儿童语音包提醒,以小鱼的口吻用稚嫩的声音和儿童进行实时对话
2.设有俩个灯环,可以通过旋转按钮进行旋转,调整灯环的亮度
3.喂食语音响起后,按下左侧开关,左灯环亮绿色,并设置下一次的喂食提醒时间
4.换水提示音响起,换水后按下右侧开关,右灯灯环亮蓝色,并设置下次换水的提醒时间
显示屏会实时显示温度和时间提醒
参考文献：
[1]李理想,杨鸿雁,王智民,等.浅谈少儿编程教育[J].电脑知识与技术,2020,16(30):172-173.
[2]葛文艳, 王仁敏, 高雨,等. 基于游戏化思维的少儿编程微信小游戏的研究与开发[J]. 无线互联科技, 2022, 19(14):3.